Моделирование и управление процессом обжига металлургических концентратов в печах кипящего слоя

• Автор: Белоглазов, Илья Ильич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.

1.1. Обжиг сульфидных концентратов в кипящем слое

1.2. Основные узлы установок кипящего слоя, применяемые.

при обжиге сульфидного никелевого концентрата

1.3. Время пребывания в печах кипящего слоя

1.4. Кинетические особенности процесса окисления.

никелевых сульфидных материалов в кипящем слое.

1.5. Основные цели и задачи исследования.

Глава 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ КИНЕТИКИ ПРОЦЕССА ОБЖИГА СУЛЬФИДНОГОНИКЕЛЕВОГО КОНЦЕНТРАТА
2.1. Вывод кинетического уравнения процесса обжига сульфидного никелевого концентрата.
2.2. Оценка возможности применения полученного уравнения для описания экспериментальных кривых.
2.3. Симплексноинтервальный метод расчета параметров уравнений, описывающих закономерности кинетики металлургических процессов.
2.4. Вывод кинетического уравнения в симплексноинтервальной форме.
Глава 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ СТРУКТУРЫ ПОТОКА В АППАРАТАХ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ.
3.1. Изучение структуры потоков в аппарате с механическим перемешиванием.
3.2. Вывод математической модели реального аппарата непрерывного действия с механическим перемешиванием.
3.3.Вывод математической модели реального аппарата непрерывного действия с механическим перемешиванием в симплексноинтервальной форме
3.4.Распределение времени пребывания частиц в каскаде аппаратов с неидеальным режимом перемешивания потока.
3.5. Экспериментальное изучение закономерностей времени пребывания в печи КС
3.5.1 Печь кипящего слоя для обжига сульфидного никелевого концентрата
3.5.2. Печь кипящего слоя соединенная последовательно с трубчатой печью
3.5.3. Печь кипящего слоя с циклонами возврата для сульфатизирующего обжига пиритного концентрата.
3.6. Исследование гидродинамики потоков реакционной смеси в аппаратах кипящего слоя
3.7. Исследование процесса пылевыноса с использованием холодной модели печи КС
3.7.1. Обжиговая пыль
3.7.2. Унос материала из печи КС.
3.7.3. Физическое исследование.
3.7.4. Исследование пылевыноса полидисперсного материала.
3.7.5. Устройство для очистки газа.
4. СОЗДАНИЕ САУ
4.1. Моделирование в
4.1. Создание модели.
4.2.Моделирование в динамическом режиме.
4.2.1. Создание модели со стабилизацией потока дутья
4.2.2. Модель со стабилизацией потока концентрата.
4.2.3. Модель со стабилизацией соотношения расходов входящих потоков.
4.3. Синтез системы управления на основе нечеткой логики
4.3.1 Анализ современных методов разработки моделей управления в нечеткой среде
4.3.2 Формирование базы знаний интеллектуальной подсистемы
4.3.3. Разработка нечеткой системы управления.
4.4. Разработка мультисистсмного подхода к автоматизации процесса обжига.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


При продувании снизу через слой сыпучего материала газа этот слой при определенных параметрах дутья приобретет свойства жидкости подвижность, способность перемешиваться, принимать форму сосуда и т. Псевдоожиженое состояние наступает при такой скорости газового потока, когда его подъемная сила будет уравновешиваться массой сыпучего материала. Эта скорость называется критической скоростью. При минимальной критической скорости слой сыпучего материала переходит в псевдоожиженое состояние, а при максимальной критической скорости во взвешенное состояние со свободным витанием частиц. Для однородных частиц различной крупности критические значения скоростей газового потока будут различными. В этих условиях для мелких частиц скорость газового потока может превышать максимальную критическую, что определяет вынос их из объема кипящего слоя. Для уменьшения пылевыноса на обжиг должны поступать относительно однородные по крупности частицы материала. Полидисперсные смеси предварительно гранулируют, либо при их обжиге увеличивают объем верхней части печи. Кипящий слой характеризуется относительным постоянством температуры во всех его точках и интенсивным теплообменом, а теплопередача в таком слое в 4 раза больше, чем в неподвижном слое, и в раз больше, чем в свободном потоке газа. Концентрат непрерывно загружают на ванну кипящего слоя, а продукт обжига самотеком удаляется из печи. Влага, поступающая с шихтой, быстро испаряется, разлагается или вступает в реакцию. Критическая влажность для большинства сульфидных концентратов, при которой происходит разрушение влажных комков за счет мгновенного испарения, составляет . При большей влажности концентратов усложняется загрузка печей, поэтому исходные шихты подсушивают либо увлажняют до состояния пульп до влаги. Возможность переработки пульп упрощает транспортировку и подготовку материалов к металлургической переработке. Верхний предел влагосодержания шихты определяется тепловым балансом обжига и допустимой концентрацией влаги в поступающих на сернокислотный передел газах. Подплавление исходных материалов и продуктов обжига недопустимо. Появление жидкой фазы приводит к спеканию отдельных частиц и увеличению вязкости кипящего слоя. Массовое оплавление материала ведет к аварии разрушается кипящий слой, прекращается движение частиц, и процесс обжига останавливается. В кипящем слое могут быть осуществлены как экзотермические, гак и эндотермические процессы. Практически все разновидности окислительного обжига сопровождаются значительным выделением тепла в слое. Для поддержания теплового баланса печи оборудуют теплообменниками, погруженными в слой, что позволяет утилизировать избыточное тепло. В эндотермических процессах обжига благодаря большой теплопроводности кипящего слоя эффективен нагрев за счет подвода тепла. Сжигание топлива внутри слоя обеспечивает наивысший коэффициент использования тепла. Обжиг в кипящем слое сульфидных концентратов обеспечивает полное их окисление при подаче кислорода, близкой к теоретической. В рабочем пространстве печи выше уровня кипящего слоя происходит обжиг части более мелких зерен во взвешенном состоянии. Для активации обжига этой составляющей шихты в зону взвешенного состояния подают вторичное дутье 5,6. Объем образующихся газов зависит от параметров процесса и количества дутья. При использовании газов с высокой концентрацией активного компонента хлора, кислорода и т. С целью сохранения условий псевдоожижения слоя уменьшение объема газов компенсируют подачей инертных газов, изменением объема верхней части печи. Пылевынос при обжиге в кипящем слое составляет и зависит от дисперсности шихты и гидродинамического режима обжига. До выносимой газовым потоком пыли улавливается в циклонах и в системе тонкого пылеулавливания. При переработке в кипящем слое гранулированного материала вынос пыли снижается до 5 . В большинстве случаев состав пылей и огарков одинаков. В условиях псевдоожижения необходимо учитывать явление сегрегации, которое заключается в преимущественном накапливании частиц определенного размера плотности в различных по высоте зонах слоя. В ряде промышленных процессов в кипящем слое газификация твердого топлива, кристаллизация, гранулирование и др.